Un prix Nobel de chimie très biologique

DECRYPTAGE - Comment une protéine verte fluorescente produite par une méduse a transformé la biologie et la médecine...

En décernant le prix Nobel de chimie 2008 au Japonais Osamu Shimomura et aux Américains Martin Chalfie et Roger Tsien pour leurs travaux sur la protéine verte fluorescente (GFP), l’Académie Royale des Sciences de Suède salue une découverte d’une molécule gyrophare qui a révolutionné la recherche en biologie et en médecine… avant d’être récupérée par les artistes.

La protéine verte fluorescente a été découverte en 1962 par le chimiste Osamu Shimomura alors qu’il cherchait à isoler les pigments bioluminescents de la méduse Aequorea victoria. Cette protéine renvoie une lumière légèrement verdâtre dès qu’on l’expose à la lumière du soleil, jaune sous une ampoule électrique et vert fluo sous une lampe à UV.

Une protéine marquante

Il a fallu ensuite attendre plus d’un quart de siècle avant que le neurobiologiste Martin Chalfie n’ait l’idée d’exploiter les propriétés bioluminescentes de GFP pour visualiser l’activité neurones récepteurs du ver marin Caenorhabditis elegans . Après avoir isolé et cloné le gène unique codant pour GFP chez la méduse, Chalfie l’a transplanté dans le génome d’embryons de C. elegans, coincé entre deux gènes spécifiquement activés dans certains neurones récepteurs. Quelques jours après l’opération, les vers transgéniques arboraient des neurones récepteurs verts fluo quand on les éclairait à la lampe UV.

Voir la cellule de l’intérieur

Ces travaux pionniers, publiés dans la revue «Science» en 1994, ont fourni aux biologistes et aux médecin une méthode générique permettant de visualiser, «en direct», l’activité de certains gènes et l’expression de certaines protéines dans l’organisme. Il suffit de greffer le gène GFP à côté des gènes dont on souhaite étudier le fonctionnement: quand ces derniers sont actifs, le gène GFP aussi, et la cellule se met à briller en vert sous les UV.

La technique a encore été améliorée par le biophysicien Roger Tsien, qui a étendu à l’infini la palette des couleurs émises par GFP. En modifiant par génie génétique certains acides aminés composant GFP, le chercheur a réussi a obtenir des GFP modifiées qui émettent en bleu, en jaune ou en orange. Il est devenu ainsi possible de suivre l’expression de plusieurs gènes simultanément. La technique a par exemple été utilisée par les neurobiologistes pour individualiser les fibres des neurones enchevêtrées dans le cerveau de souris; les surprenantes photos de cerveau ainsi obtenues ont parfois été appelées «Brainbow».

Une révolution pour la biologie

Pour les spécialistes, la découverte et l’exploitation de la GFP a, tout comme l’invention du microscope électronique, révolutionné l’imagerie cellulaire et permis des avancées majeures en biologie cellulaire, neurobiologie et en médecine. Elle est également aujourd’hui utilisée pour détecter la présence de toxiques dans l’eau ou de mines anti-personnel dans le sol: des chercheurs ont par exemple modifiés génétiquement des bactéries qui passent du blanchâtre au vert fluo en présence d’arsenic ou de TNT. 

Enfin, bien avant ce prix Nobel, l’artiste brésilien avait rendu célèbre la protéine GFP dès 2000 en créant Alba, la première œuvre d’art transgénique. Ce lapin blanc, à qui le laboratoire de l’INRA de Jouy-en-Josas avait rajouté le gène GFP, avait la particularité de devenir vert fluo sous un éclairage ultraviolet. Ce qui aurait éventuellement pu lui valoir le prix Nobel de la chasse…